高矿化度含油污水处理中膜污染特性研究-北极星水处理网

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长庆油田属于特低压渗透油田，目前以水驱技术方式进行开采，利用油田采出水回注是解决油田环境污染的重要途径。油田采出水是成分十分复杂的废水，不仅含有大量残油，还含有一定数量的矿物盐、种类繁多的微生物细菌以及大量化学药剂等。油田采出水主要组成大多为石油、SS、各种盐类、微生物以及添加的化学药剂等，由于油藏储层渗透率低，开采孔喉半径小，地层中含有的的成垢盐分、细菌以及注水中污染物等因素，极易导致油层堵塞。长庆油田为采出水处理普遍推广“自然除油罐+ 压力滤罐”技术方法存在除油效果较差、过滤器无法实现彻底反清洗、滤料始终不能恢复到最佳状态等问题。MBR(膜生物反应器)技术具有高效、泥少、出水浓度低等优点，本文采用一体式MBR 反应器(PVDF 中空纤维膜)，研究微滤膜在自来水、高矿化水以及油田采出水三种不同水质条件下受到石油类、悬浮物等污染的特性。

1试验材料

1.1 试验用水：本章试验中共采用了三种含有不同浓度和种类污染物的用水开展试验，分别为：(1)自来水。(2)高矿化水：通过在自来水中加入10 g/LCaCl2，10 g/L MgCl2，1 g/L NaCl，矿化度为10752 mg/L。(3)高矿化含油水：将长庆油田(环三联站)采出水经过处理沉降后做为高矿化/ 悬浮物并含油试验用水。其水质含有大量悬浮物，并含有有机质、微生物及其他腐蚀成垢因子(机杂)。高矿化含油用水水质指标如表1。

1.2 污泥：反应器在活性污泥条件下运行试验，活性污泥来自咸阳石化污水处理站生物池，除特殊说明外，试验过程中维持污泥浓度在6 mg/L不变。

2试验装置及原理

2.1 实验装置：试验装置为一体式MBR 装置，由柱形玻璃容器组成MBR 反应器，内部采用管式中空纤维聚偏氟乙烯膜组件(PVDF)。反应器有效容积为10 L，膜组件(PVDF)表面积0.3 m2，膜丝内径3cm，膜丝孔径0. 4um，临界膜通量为20 L/m2.h。试验中通过蠕动泵抽吸膜孔通道控制出水。膜组件下方设有曝气管，曝气强度由气体流量计控制。工作流程如图1。

2.2 试验原理及方法：试验原理及方法：膜受到污染后，跨膜压差会随着膜污染的强度和污染速率变化而变化，试验中利用跨膜压差的大小表征膜污染的强度，利用跨膜压差增长速率表征膜污染速率，通过测定跨膜压差大小研究不同水质情况下膜污染的强度和膜污染速率。试验过程中，维持反应器中污泥浓度6 mg/L、操作温度14~17℃、曝气量0.35 m3/h。更换不同的水质进行试验时，要对膜进行清洗处理，以保证试验初始时膜性能和条件保持一致。清洗方法：用纯水清洗，将微滤膜表面的沉积物去除，然后再分别用0.5 mol/L 的NaOH 溶液、0.1 mol/L 的HCl溶液各清洗浸泡2 小时，最后空曝气纯水反冲洗15 分钟。

3试验结果与讨论

3.1 无活性污泥条件下自配高矿化水对膜污染影响：通过对两种水质跨膜压差的测定，研究高矿化水质对膜通量的影响以及膜两侧离子浓度的变化。试验过程中采用同一膜，反应器中不加入活性污泥，产水通量均设置为17 L/m2.h、试验温度相同均为14℃，全过程不进行曝气和反冲，经过48 小时的抽吸水，每隔4 小时分别测定膜过滤压差。(1)跨膜压差随时间的变化研究。在相同试验条件下，测得自来水和自配高矿化水两种水质48 小时内膜过滤压差都没有变化，跨膜压差分别为5.3 kpa、6.0 kpa，可见，自配高矿化水中无机盐离子对膜污染有一定的贡献。如图2 所示。

(2)膜过滤前后离子浓度变化研究。自配高矿化水通过膜过滤前后离子浓度变化情况见表2。

由表2 中可以看出，膜过滤前后的溶液中无机盐离子浓度基本没有发生变化，各离子进出水浓度几乎相同，可见，微滤膜对仅含有无机盐的高矿化水质主要离子基本不存在去除效果。主要原因是由于自配高矿化水质中只含有可溶性的无机盐，没有有机物和其他悬浮物，因此可以自由通过微滤膜。

3.2 长庆油田高矿化含油废水对膜污染影响研究：反应器中加入活性污泥，并同时进行曝气，分别以自来水、自配高矿化水、高矿化含油水(即高矿化/ 悬浮物水质)考察跨膜压差及膜产水通量随时间的变化。试验过程中使用同一个膜，污泥浓度为6 g/L，曝气量为0.35 m3/h，水温为14℃。测定自来水、自配高矿化水和高矿化含油水初始跨膜压差、稳定跨膜压差、膜初始通量、稳定膜产水通量见表3。

从表3 中可以看出，在蠕动泵同样抽吸的情况下，自来水、自配高矿化水和高矿化含油水三种水质条件下，膜稳定压差依次增大，到达稳定压差时膜的产水通量依次减小，表明无机盐类离子、油类物质、机杂等均造成膜的孔径堵塞，对膜产生污染影响。

此外，三种水质下膜产水通量随着膜过滤压差的增大都有减小，长庆油田高矿化含油废水(即高矿化度/ 悬浮物水质)对膜污染影响最明显，并且膜产水通量下降的最多。长庆油田高矿化含油废水膜产水通量稳定值小于其他两种水质膜产水通量，进一步表明油类物质的沉积污染对微滤膜产水通量有较大影响。

因为长庆油田高矿化度含油废水中的有机物、盐类离子与化学添加剂含量多、悬浮物浓度高，相互混在一起比自配高矿化水和自来水的浊度、粘度大。水质中的杂质、胶体粒子等与膜发生作用，造成膜孔径变小，甚至发生堵塞，即膜受到污染，导致膜通量变小。膜受到污染图片如图3 所示。

原标题：高矿化度含油污水处理中膜污染特性研究

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